正交频分复用技术原理及应用

PAGEPAGEI正交频分复用技术原理及应用摘要正交频分复用（OFDM）技术是一种多载波数字调制技术，今年来高速数字信号处理芯片（DSP）出现后，使得OFDM技术的优越性得以体现。DSP与OFDM技术的结合，傅里叶变换/反变换、QAM技术、空时分组编码、栅格编码技术、软判决技术、信道自适应技术等逐渐成熟。OFDM技术具有良好的抗多径能力，且可以灵活的和其他接入方式及技术结合，所以OFDM已经被列为4G无线通信系统的候选方案，受到了广泛关注。论文共分为四章。第一章介绍了移动通信发展状况和发展趋势，阐述了第一代移动通信系统、第二代移动通信系统、第三代移动通信系统、第四代移动通信系统的特点，以及未来移动发展状况。第二章主要阐述了OFDM技术的基本原理与特性。第三章分析了正交频分复用系统的关键技术。第四章主要阐述了OFDM的应用及仿真。第五章对论文的主要研究工作进行了总结。关键词：OFDM;正交性;同步;载波;载频ThePrincipleofOFDMTechnologyandApplicationsAbstractOrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing(OFDM)isatechnologyofmulti-carrierdigitalmodulation.WiththeusingofthematuretechnologysuchasthedevelopmentofDSPchip,thesuperiorityofOFDMtechnologybecomemoreandmoreobviously.ThemergeofDSPandOFDMtechnology,Fouriertransform&diverseFouriertransform,QAMtechnology,Spacing-TimeBlockCoding,Spacing-TimeTrelliscoding,softdecisiontechnologyandAuto-adaptivetechnologyofchannelbecomemoreandmoresuccessfully.OFDMtechnologyhaveagoodcapacitytoresistmulti-pathImpact,alsohavetheflexibilityoftheintegrationwithotheraccessmethodsandtechnology,ithasbeenclassifiedas4Gwirelesssystemscandidateprogram.OFDMhasbeenwidespreadconcern.Paperisdividedintofourchapters.ChapterIintroducedthedevelopmentsandtrendsofmobilecommunication,introducedthecharacteristicsofthefirstgenerationofmobilecommunicationssystems,thesecondgenerationofmobilecommunicationssystems,3Gmobilecommunicationssystemandforth-generationmobilecommunicationsystemandthefutureofmobilecommunicationsdevelopments.ChapterIIprimarilyexpoundthebasicprinciplesandidentityofOFDMtechnology.ChapterIIIanalyzedthecriticaltechnologiesofOFDMsystems.ChapterIVprimarilyexpoundtheuseandsimulationofOFDMtechnology.ChapterVIsummarizedthemainresearchaspectonthepapers.KeyWords:OFDM;Orthogonality;Synchronization;Carrier;Soft-processable目录第一章绪论……………...11.1论文研究背景……………………..11.2移动通信发展状况………………..11.3论文主要研究对象………………..3第二章OFDM技术的基本原理…………….…………..42.1多载波调制……….……………….42.2OFDM技术的正交性….…………52.3OFDM技术的频域性…………….62.4OFDM技术的实现………………8第三章OFDM关键技术……………….123.1同步技术…………123.2PARP的解决……………………..133.3训练序列/导频及信道估计技术………………...13第四章OFDM技术应用……………….144.1基于OFDM的高速无线局域网设计…………...144.2OFDM系统的仿真实现…………154.2.1信道模型的建立…………….154.2.2接收机的实现……………….154.2.3系统仿真结果……………….16第五章全文总结……………………….19参考文献………………….20正交频分复用技术的原理及应用绪论PAGE1第一章绪论1.1论文研究背景随着用户对各种实时多媒体业务需求的增加和互联网技术的快速发展，人们对通信质量的要求也在不断的提高。对移动通信系统要求具备更高的通信质量和信息传输速率。目前普遍的观点认为，下一代移动通信网络将是基于Ipv6的包交换方式，向用户提供的峰值速率可达100Mbit/s，并且可以支持用户在各种无线通信网络中无缝漫游。根据移动通信的主要技术特点是无线接入和用户移动，为了支持更高的传输速率和更高的用户移动速度，及有效解决无线信道中多径衰落和加性噪声等问题，同时降低系统成本，人们采用了正交频分复用(OFDM)技术。OFDM是一种多载波并行传输系统，通过延长传输符号的周期，增强其抵抗回波的能力。与传统的均衡器比较，它最大的特点在于结构简单，可大大降低成本，且在实际应用中非常灵活，对高速数字通信来说一种非常有潜力的技术。OFDM技术成为有效提高频谱利用效率、抵抗多径干扰的新型传输技术之一，广泛的应用于移动通信、数字电视、数字广播等领域，成为下一代移动通信最有前途的方案。1.2移动通信发展状况纵观移动通信的发展史，第一代移动通信系统出现于20世纪80年代，主要包括模拟蜂窝和无绳电话等模拟系统，所能提供的业务仅提供语音服务，不能传输数据。系统的调制方式为模拟调频，其主要工作频段为800和900MHz。均采用了频分(FDD)双工方式，即由基站到移动台的前向链路和由移动台到基站的反向链路使用分开的频段，每个方向上频带宽度的典型值为25MHz。分配给每个用户的信道带宽为30MHz和25MHz的分数倍。系统的发送频率取决于所使用的信道带宽和蜂窝网络中小区的半径。通过将带宽为30MHz或25MHz的信道分割为带宽更窄的信道来提高蜂窝网络的容量。20世纪80年代末期，移动通信系统发展为以数字通信技术为代表的第二代移动通信系统。系统采用了先进的数字技术，使移动通信在通信质量、传输效率和系统容量方面与第一代移动通信系统相比有了显著的提高。除了提供传统的话音业务之外，第二代数字移动通信系统还支持多种数据业务。第二代数字移动通信系统的数据传输速率也只有9.6kbit/s，最高可达32kbit/s。第二代移动通信系统采用数字调制技术还具有频谱利用率高、保密性好的特点，既可以支持话音业务，也可以支持低速数据业务。第二代移动通信系统以传输话音和低速数据业务为目的，因此又称为窄带数字通信系统。第二代数字蜂窝移动通信系统的典型代表是美国的DAMPS系统、IS一95和欧洲的GSM系统。第三代移动通信系统最早由国际电信联盟TIU于1985年提出，当时称为未来公众陆地移动通信系统FPLMTS(FuturePublicLandMobileTelecommunicationSystem)，1996年更名为IMT一2000(InternationalMobileTelecommunication一2000，国际移动通信2000)，意即该系统工作在2000MHz频段，其最高业务速率可达2000kbit/s。第三代移动通信技术的标准化工作由3GPP(3rdGenerationPartnerProject)和3GPP2两个标准化组织来推动和实施。目前，在世界范围内应用最为广泛的第三代移动通信系统体制为WCDMA和CDMA2000。CDMA2000是北美的TIATR45和韩国的TTA标准融合而成，保持与15一95系统后向兼容。可支持的速率是当前标准中速率的12倍。从而提高了系统的容量和用户的接入速率。此外，CDMAZO00标准中还采用辅助导频支持智能天线技术。下行链路支持Nxl.2288MCPS。当N大于l时的多载波方式是以N=1时1.2288的码片速率、1.25MHz的基本扩频信号为基础，将N个单独的1.25MHz载波合并为宽带CDMA信号。当N大于1时的直接扩频方式是将传输符号调制在单一的载波上，构成宽带CDMA射频信号。第三代移动通信系统数据传输速率可达到2Mbit/s;而我们目前所致力研究的第四代移动通信系统可以达到10Mbit/s至20Mbit/s。虽然第三代移动通信可以比现有传输速率快近千倍，但是仍无法满足未来各种数据业务通信的要求，第四代移动通信系统的提出便是希望能满足提供更大的频宽需求。随着通信需求的不断增长，宽带化已成为当今通信技术领域的主要发展方向之一，而网络的迅速增长使人们对无线通信提出了更高的要求。为有效解决无线信道中多径衰落和加性噪声等问题，同时降低系统成本，人们采用了正交频分复用(OFDM)技术。OFDM是一种多载波并行传输系统，通过延长传输符号的周期，增强其抵抗回波的能力。与传统的均衡器比较，它最大的特点在于结构简单，可大大降低成本，且在实际应用中非常灵活，对高速数字通信量一种非常有潜力的技术。第四代移动通信系统计划以OFDM(正交频分复用)为核心技术提供增值服务，希望通过该技术来解决高速信息流在无线信道中的传输问题。因此OFDM在宽带领域的应用具有很大的潜力。较之第三代移动通信系统，采用多种新技术的OFDM具有更高的频谱利用率和良好的抗多径干扰能力，它不仅仅可以增加系统容量，更重要的是它能更好地满足多媒体通信要求，将包括语音、数据、影像等大量信息的多媒体业务通过宽频信道高品质地传送出去。1.3论文主要研究对象论文刚开始介绍了移动通信发展状况，由第一代移动通信系统介绍到目前最新的第四代移动通信系统，简要介绍了各代移动通信系统兴起的时间以及各自的优缺点以及其的应用。本文从正交频分复用技术的原理部分入手，先介绍了多载波调制技术，正交频分复用技术实际上就是将串行传输的高速数据改为多载波调制并行传输的低速数据。将信道分成许多个子信道，每一个子信道被不同的载波所调制。用数学公式推出了如何才能满足正交性的条件并用数学公式证明了并行的OFDM体制和串行的单载波体制相比，频带利用率大约可以增至2倍。系统阐述了OFDM系统的实现做出了调制原理方框图。对于OFDM的关键技术介绍了同步技术、PARP的解决、训练序列/导频及信道估计技术这几个关键技术，其中同步技术是OFDM关键技术中的基础，本文做出了重点阐述。OFDM作为第四代移动通信技术中的关键技术应用前景相当广泛，在应用部分主要研究了‘基于OFDM的高速无线局域网设计’。最后对OFDM系统进行了仿真研究。正交频分复用技术的原理及应用OFDM技术的基本原理PAGE5第二章OFDM技术的基本原理2.1多载波调制随着现代移动通信系统的发展，为了实现高速信息的传输，人们开始研究多载波调制技术。正交频分复用技术就是在此基础上发展起来的一种基于数字信号处理技术的并行数字传输方式。OFDM的应用始于20世纪60年代。70年代人们提出采用傅氏变换实现多载波调制，使OFDM技术开始走向实用化。90年代以来，随着数字信号处理技术和高速器件的发展，对OFDM技术的研究深入到对无线信道的宽带传输。多载波调制无线电信号通过移动信道时会遭受不同途径的衰减伤害。这些损害可分为三点（1）由传输距离决定的自由空间传播损耗。（2）由传播环境中的地形，建筑物及其他障碍物对电波遮蔽所引起的阴影衰落。（3）由于信号通过直射，反射，折射等不同路径传播而产生的多径衰落。多径移动信道中存在着两类扩展：多径效应引起在时间上的时延扩展（郊区0.2—0.5，市区1.0—3.0）和多普勒效应引起的在频率上的多普勒频展（几十赫兹）。通常情况下，传播损耗和阴影衰落主要影响到无线区的覆盖，合理设计总可以消除这种不利影响，而多径衰落严重影响信号的传输质量，且不可避免，解决此问题的方法是采用多载波调制技术。多载波调制时将所传输的高速数据流分解成多个速率低的多的数据流，并且用这些数据流去并行调制多个载波。由于多载波调制的子信道中数据传输速率降低了，信号波形周期加长了，只要满足时延扩展与码元周期之比小于一定的值，就不会造成信号波形间的干扰。多载波调制可以通过多种技术途径实现，如多音实现，OFDM，MC—CDMA和编码MCM。其中OFDM是当前研究的一个热点。多载波调试技术就是采用多个载波，将信道分成许多个子信道，每一个子信道被不同的载波所调制，实现N个子信道的频分复用。为了消除信道间干扰，相邻信道频段之间加入了保护带。这样，N个子信道的频谱就不会重叠。但是保护带的加入降低了频谱利用率。为了克服这个缺点，可以用N个相互重叠的子载波，每个子载波传送的数据数率是，子载波间的频率间隔也是，因此，子载波是相互正交的。这就是正交频分复用（OFDM）技术，接收端可以利用子载波间的正交性进行解调。2.2OFDM技术的正交性设在一个OFDM系统中有N个子信道，每个子信道采用的子载波为k=0,1,…..,N-1（2.1）式中：为第k路子载波的震幅，它受基带码元的调制；为第k路子载波的频率；为第k路子载波的初始相位。则在此系统中的N路子信号之和可以表示为（2.2）.上式还可以改写成复数形式如下：（2.3）为了使这N路子信道信号在接收时能够完全分离，要求它们满足正交条件。在码元持续时间内任意两个子载波都正交的条件是：（2.4）上式可以用三角公式改写成：=0（2.5）它的积分结果为（2.6）令上式等于零的条件是：和（2.7）其中，m和n均为整数，并且和可以取任意值。由式（2.7）解出，要求，即要求子载频满足（2.8）式中：k为整数。且要求子载频间隔（2.9）故要求的最小载频间隔为（2.10）2.3OFDM技术的频域性上面求出了子载频正交的条件。现在来考察OFDM在频域中的特点。设在一个子信道中，子载波的频率为，码元持续时间为，则此码元的波形和其频谱密度如图2.1所示（频谱密度图中仅画出正频率部分）。在OFDM中，各相邻子载波的频率间隔等于最小容许间隔（2.11）故各子载波合成后的频率密度曲线如图2.2所示。虽然由图上看，各路子载波的频谱重叠，但是实际上在一个码元持续时间内它们是正交的，见式（2.4）。故在接收端很容易利用此正交特性将各路子载波分离开。采用这样密集的子载频，并且在子信道间不需要保护频带间隔，因此能够充分利用频带。这是OFDM的一大优点。在子载波受调制后，若采用的是BPSK,QPSK,4QAM,64QAM等类调制制度，则其各路频谱的位置和形状没有改变，仅幅度和相位有变化，故仍保持其正交性，因为和可以取任意值而不影响正交性。各路子载波的调制制度可以不同，按照各个子载频谱密度的模频谱密度的模波形图2.1子载波码元波形和频谱tf波所处频段的信道特性采用不同的调制角度，并且可以随信道特性的变化而变化，具有很大的灵活性。这是OFDM体制的又一个重大优点。现在来具体分析一下OFDM体制的频带利用率。设一OFDM系统中共有N路子载波，子信道码元持续时间为，每路子载波均采用M进制的调制，则它占用的频带宽度等于（2.12）频带利用率为单位宽带传输的比特率：（2.13）当N很大时，（2.14）若用单个载波的M进制码元传输，为得到相同的传输速率，则码元持续时间应缩短为，而占用宽带等于，故频带利用率为（2.15）ff图2.2多路子载波频谱的模比较式（2.14）和式（2.15）可见，并行的OFDM体制和串行的单载波体制相比，频带利用率大约可以增至2倍。OFDM的实现由于OFDM信号表示式的形式（2.3）如同逆离散傅里叶变幻式，所以可以用计算IDFT和DFT的方法进行OFDM调制和解调。先复习下DFT的公式。设一个时间信号s(t)的抽样函数为s(k)，其中k=0,1,2,……..,k-1,则的离散傅里叶变换（DFT）定义为（2.16）并且S（n）的逆离散傅里叶变换为（2.17）若信号的抽样函数s(k)是是函数，则其K点DFT的值s(n)一定满足对称性条件：（2.18）式中是S(k)的复共轭。现在，令式（2.3）中OFDM的信号=0，则该式变为（2.19）式（2.19）和式（2.17）非常相似。若暂时不考虑两式常数因子的差异以及求和项数（K和N）的不同，则可以将式（2.17）中的K个离散值当做是K路OFDM并行信号的子信道中信号码元取值，而式（2.17）的左端就相当式（2.19）左端的OFDM信号s(t)。这就是说，可以用计算IDFT的方法来获得OFDM信号。下面就来讨论如何解决这个计算问题。设OFDM系统的输入信号为串行二进制码元，其码元持续时间为T，先将此输入码元序列分成帧，每帧中有F个码元，即有F比特。然后将此F比特分成N组，每组中的比特数可以不同。设第i组中包含的比特数为，则有（2.20）将每组中的个比特看做是一个进制码元，其中，并且经过串、并变换将F个串行码元变为N个（路）并行码元。各路并行码元持续时间相同，均为一帧时间，但是各路码元包含的比特数不同。这样得到的N路并行码元用来对于N个子载波进行不同的MQAM调制。这时的各个码元可能属于不同的进制，所以它们各自进行不同的MQAM调制。在MQAM调制中一个码元可以用平面上的一个点表示，而平面的一个点可以用一个矢量或复数表示。在下面我们用复数表示此点。将进制的码元变成一一对应的复数的过程称为映射过程。例如，若有一个码元是16进制的，它由二进制的输入码元“1100”构成，则它应进行16QAM调制。此16进制码元调制后的相位应该为，振幅为。此映射过程就应该将输入码元“1100”映射为。为了用IDFT实现OFDM，首先令OFDM的最低子载波频率等于0，以满足式右端第一项（即n=0时）的指数因子等于一。为了得到所需的已调信号最终频率位置，可以用上变频的方法将所得OFDM信号的频谱向上搬移到指定的高频上。其次，我们令K=2N，使IDFT的项数等于子信道数目N的2倍，并用式（2.17）对称性条件，由N个并行复数码元序列{}，（其中i=0,1,2…,N-1），生成K=2N个等效的复数码元序列{}，（其中n=0,1,2，…，2N-1），即令{}中的元素等于：n=1,2,…N-1（2.21）n=N,N+1,N+2,…,2N-2（2.22）（2.23）（2.24）这样将生成的新码元序列

{}作为S(n)，代入IDFT公式，得到,k=0,1,2,…,k-1（2.25）式中，相当于OFDM信号s(t)的抽样值。故s(t)可以表示为()（2.26）子载波频率,(n=0,1,2,…,N-1)式（2.25）中的离散抽样信号s(k)经过变换后就得到式（2.26）的OFDM信号s(t)。如前所述，OFDM信号采用多进制、多载频、并行传输的主要优点是使传输码元的持续时间大为增长，从而提高了信号的抗多径传输能力。为了进一步克服码间串扰的影响，一般利用计算IDFT时贴加一个循环前缀的方法，在OFDM的相邻码元之间增加一个保护间隔，使相邻码元分离。按照上述原理画出OFDM调制原理方框图如图2.3所示OFDM信号分帧OFDM信号分帧分组串并变换编码映射IDFT并串变换变换上变频图2.3OFDM调制原理方框图二进制输入信号正交频分复用技术的原理及应用关键技术PAGE12第三章关键技术3．1同步技术OFDM系统中，Ⅳ个符号的并行传输会使符号的延续时问更长，因此它对时间的偏差不敏感。列于无线通信来说，无线信道存在时变性，在传输中存在的频率偏移会使OFDM系统子载波之间的正交性遭到破坏，相位噪声对系统也有很大的损害。由于发送端和接受端之间的采样时钟有偏差，每个信号样本都一定程度地偏离它真确的采样时间，此偏差随样本数量的增加而线性增大，尽管时间偏差坏子载波之间的正交性，但是通常情况下可以忽略不计。当采样错误可以被校正时，就可以用内插滤波器来控制真确的时间进行采样。相位噪声有两个基本的影响，其一是对所有的子载波引入了一个随机相位变量，跟踪技术和差分检测可以用来降低共同相位误差的影响，其次也会引人一定量的信道问干扰(ICI)，因为相位误差导致子载波的间隔不再是精确的1／T了。载波频率的偏移会使子信道之间产生干扰。OFDM系统的输出信号是多个相互覆盖的子信道的叠加，它们之问的正交性有严格的要求。无线信道时变性的一种具体体现就是多普勒频移，多普勒频移与载波频率以及移动台的移动速度都成正比。多普勒展宽会导致频率发生弥散，引起信号发生畸变。从频域上看，信号失真会随发送信道的多普勒扩展的增加而加剧。因此对于要求子载波严格同步的OFDM系统来说，载波的频率偏移所带来的影响会更加严重，如果不采取措施对这种信道间干扰(ICI)加以克服，系统的性能很难得到改善。OFDM中的同步通常包括3方面的内容：(1)帧检测；(2)载波频率偏差及校正；(3)采样偏差及校正。由于同步是OFDM技术中的一个难点，因此，很多人也提出了很多OFDM同步算法，主要是针对循环扩展和特殊的训练序列以及导频信号来进行，其中较常用的有利用奇异值分解的ESPRIT同步算法和ML估计算法，其中ESPRIT算法虽然估计精度高，但计算复杂，计算量大，而ML算法利用OFDM信号的循环前缀，可以有效地对OFDM信号进行频偏和时偏的联合估计，而且与ESPRIT算法相比，其计算量要小得多。对OFDM技术的同步算法研究得比较多，需要根据具体的系统具体设计和研究，利用各种算法融合进行联合估计才是可行的。OFDM系统对定时频偏的要求是小于OFDM符波间隔的1％～2％，系统产生的-3dB相位噪声带宽大约为子载波间隔的0．01％～0．1％。3.2PARP的解决由于OFDM信号是有一系列的子信道信号重叠起来的，所以很容易造成较大的PAPR。大的OFDMPAPR信号通过功率放大器时会有很大的频谱扩展和带内失真。但是由于大的PARP的概率并不大，可以把大的PAPR值的OFDM信号去掉。但是把大的PAPR值的OFDM信号去掉会影响信号的性能，所以采用的技术必须保证这样的影响尽量小。一般通过以下几种技术解决：(1)信号失真技术。采用修剪技术、峰值窗口去除技术或峰值删除技术使峰值振幅值简单地线性去除。(2)编码技术。采用专门的前向纠错码会使产生非常大的PAPR的OFDM符号去除。(3)扰码技术。采用扰码技术，使生成的OFDM的互相关性尽量为0，从而使OFDM的PAPR减少。这里的扰码技术可以对生成的OFDM信号的相位进行重置，典型的有PTS和SLM。3．3训练序列／导频及信道估计技术接收端使用差分检测时不需要信道估计，但仍需要一些导频信号提供初始的相位参考，差分检测可以降低系统的复杂度和导频的数量，但却损失了信噪比。尤其是在OFDM系统中，系统对频偏比较敏感，所以一般使用相干检测。在系统采用相干检测时，信道估计是必须的。此时可以使用训练序列和导频作为辅助信息，训练序列通常用在非时变信道中，在时变信道中一般使用导频信号。在OFDM系统中，导频信号是时频二维的。为了提高估计的精度，可以插入连续导频和分散导频，导频的数量是估计精度和系统复杂的折衷。导频信号之间的间隔取决于信道的相干时间和相干带宽，在时域上，导频的间隔应小于相干时问；在频域上，导频的问隔应小于相干带宽。实际应用中，导频的模式的设计要根据具体情况而定。正交频分复用技术的原理及应用OFDM技术应用PAGE14第四章OFDM技术应用4.1基于OFDM的高速无线局域网设计一个完整的OFDM系统应该包括接收机和发射机两个部分。在技术处理上应包括信息的纠错编码、交织、调制映射、导频载波的插入以及快速傅氏变换处理和保护间隔等。为了提高系统传输的可靠性，降低接收机端的误码率，首先应经过前向纠错编码。当二进制编码的数据流传输到OFDM系统后，接着就进行交织处理，这是为了防止突发性的错误导致连续一段数据发生错误，以至无法纠错，交织处理就是人为的将数据次序打乱，从而使突发错误分散到不同的地方，有利于纠错。交织后的数据再经过QAM映射，映射成实部和虚步两个部分，这样做的目的是为了提高信道的频谱利用率。输出的复数信号再加入前导码，这是为定时和信道估计做准备的。然后经过串并转换，降低是数据流的速率，经过FFT变换后才变成在信道上传输的多载波信号，然后进行并串变换，再在每一个OFDM符号符号前加入保护间隔，最后才将这些处理好的信号经过由数字信号到模拟信号的转换后送给射频处理电路，射频处理电路应包括载波调制、功率放大等，从天线发射出去。OFDM系统发射机框图如图4.3所示编码编码交织调制映射IFFT插入保护间隔转换射频电路二进制比特流图4.3OFDM系统发射机框图IEEE802.11a协议规定OFDM系统中，FFT周期为3.2微秒，因此采样频率至少为64|3.2微秒=20MHZ。接收机部分是发射机部分的逆过程，通过天线接收到的信号，经射频电路滤波放大、载波解调抽样、模数转换后成为基带信号。基带信号去除发射时加入的保护间隔，经串并转换后，进行FFT运算，最后并串转换信道，恢复QAM解调、解码等工作后，就得到所需要的二进制数据流输出。OFDM系统接收机框图如图4.4所示。射频电路射频电路转换去除保护间隔串并转换FFT串并转换信道逆映射解码等二进制数据流图4.4OFDM系统接收机框图4.2OFDM系统的仿真实现在OFDM系统中，我们需要先确定符号周期、保护间隔、子载波数量等参数。这些参数的选择取决于给定信道的带宽、时延扩展以及所要求的信息传输速率。4.2.1信道模型的建立信道模型包括模拟多径造成的指数衰减模型、模拟噪声干扰的AWGN模型、以及频率偏差，主要Matlab实现如下：functionrx_signal=channel(tx_signal,cir,sim_options);globalsim_consts;%信道传函rx_signal=zeros(1,size(tx_signal,2)+size(cir,2)-1);rx_signal=conv(tx_signal,cir);len=size(rx_signal,2);%加噪声noise_var=64/52(10^(sim_options.SNR/10))/2;noise=sqrt(noise_var)*(randn(1,len)+j*randn(1,len));end_noise=sqrt(noise_var)*(randn(1,170)+j*randn(1,170));%用于仿真接收端定时不同步rx_signal=rx_signal+noise;rx_signal=[rx_signalend_noise];%模拟频率偏差rx_signal=create_freq_offset(rx_signal,sim_options.FreqError);4.2.2接收机的实现接收机包括同步、时域/频域转换、星座解调、去交织、译码等模块，由于时域/频域转换、星座解调、去交织等都是发射机对应过程的逆过程，这里不做介绍，主要介绍同步模块：functionchannel_estimate=rx_estimate_channel(freq_tr_syms,cir,sim_globalsim_consts);%根据训练符号估计mean_symbols=mean(squeeze(freq_tr_syms(1,:,:)).’);channel_estimate=mean_symbols.*conj(sim_consts.Long_TrainingSymb);channel_estimate=channel_estimate.’;频率同步算法实现如下：function[out_signal,freq_est]=rx_frequency_sync(rxsignal,sim_optionglobalsim_consts);pkt_det_offset=30rlen=128D=16;phase=rxsignal(:,pkt_det_offset:pkt_det_offset+rlen_D).*…conj(rxsignal(:,pkt_det_offset+D:pkt+D:pkt_det_offset+rlen));phase=sum(phase,2);phase=sum(phase,1);freq_est=angle(phase)/(2*D*pi/sim_consts.SampFreq);radians_per_sample=2*pi*freq_est/sim_consts.SampFreq;siglen=length(rxsignal(1,:));time_base=0;siglen